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中国芯片自主化还需要迈过几道坎?

2020-06-29 赵明灿 阅读:
东芯半导体副总经理陈磊发表了题为“聚力中国‘芯’,产业自主化”的主题演讲,以存储器产品为重点,从国内市场的“危”与“机”、国产品牌如何厚积薄发,以及如何把握IC“芯”机遇三个方面做了深入解读。

目前,中国已成为电子产品第一大生产国,然而,中国国内半导体生产量和消耗量之间还存在着巨大缺口。虽然受到国家的大力扶持,但国内厂商的发展却受到中美贸易战以及并购和技术壁垒等种种限制。在这个背景下,尤其是在疫情过后,我们怎样才能在这场危机当中抓住新的机遇呢?kWTednc

6月28日,在ASPENCORE旗下《电子工程专辑》、《电子技术设计》、《国际电子商情》三大媒体联合举办的“2020年中国IC领袖峰会”上,东芯半导体副总经理陈磊发表了题为“聚力中国‘芯’,产业自主化”的主题演讲,以存储器产品为重点,从国内市场的“危”与“机”、国产品牌如何厚积薄发,以及如何把握IC“芯”机遇三个方面做了深入解读。kWTednc

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浅析国内IC市场的“危”与“机”

从“危机”的字面上来看,危里面往往蕴藏着机会。那么,在这次疫情之后,特别是在中美贸易战的背景下,我们怎么样从危看到我们的机会?kWTednc

从2008年开始,中国半导体的消耗量增长水平是年增长8%,到2023年预计将消耗2290亿美元的半导体产品。然而,与之相比,中国国内半导体生产量到2023年预计只达到450亿美金。这是一个巨大的差距,中国是一个电子消费类的生产大国,这也就是为什么我们会进口那么多半导体产品。kWTednc

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中国本土生产以每年13%的增长,但其中最大的却是三家国外公司在中国的生产量。第一家是无锡的海力士,其在2016年投片量达到了一个月20万片的产能。第二家是三星在西安的工厂,第三家是英特尔在大连的工厂。因此,这450亿美元之中最大的都是做存储器的。kWTednc

据中国半导体协会的统计数据,中国在2016年在协会注册的半导体公司有1300家。但今年有望突破3000家。在世界范围内,在IDM模式上我们只占了不到1%。我们国内做得比较好的是在Fabless,这个也是跟国内半导体发展的历史是有关系的,我们不是从IDM模式开始发展,而是从借鉴台湾TSMC的模式增长的。kWTednc

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美国的半导体产业在IDM和Fabless上面都是占据了世界第一的地位。韩国主要是两家半导体存储公司,三星和海力士。台湾主要是Fabless,台积电和UMC。欧洲目前主要有三架马车,NXP、英飞凌和ST。欧洲在很多细分领域做得非常强,比如说nm材料。日本这几年有一点掉队,但是其技术底蕴非常强。kWTednc

中国国内的半导体发展,包括设计、制造和封装测试这三部分,基本上是平分天下,但是未来发展是在制造和设计方面,陈磊认为。kWTednc

目前中国发展国有半导体,到底有哪些受限制?第一部分是IC设计领域的并购。国内很多半导体公司都在积极往海外走,包括公司和基金都去欧美日本并购一些标的。但是现在看来真正的技术是买不来的,很多时候会受到美国的政策限制,所以还是要靠自己发展。kWTednc

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第二部分是关键IC器件供应风险。在一些关键器件上面,不仅是指CPU、GPU等大芯片,而且包括高性能的ADC,国内是非常难赶上的。“我听国内一家FPGA公司告诉我,我们国内FPGA和国外的差距大概是10的二次方。这个部分我们只能通过漫长的学习和模仿才能赶上。”陈磊说。kWTednc

第三部分是专利壁垒。国外半导体公司已经发展了三四十年,在某些方面已经形成了IP技术壁垒。举一个简单的例子,国内一些公司在大力发展大容量3D NAND,他们的IP从何而来?“如果你走出国外,你必将面临国外一些IP纠纷。像韩国两家存储系公司,包括日本和美国,他们在存储器领域的方方面面都已经布好了IP。甚至国外还有一些专门的IP授权公司,时刻盯着你。”陈磊说。目前我们如果只是在国内生产,国内销售应该不是问题,但是终有一天我们的产品需要走出去,这就是一个非常头疼的问题。“这也是为什么我们东芯半导体公司从一开始创立的时候,就非常注意自有产权。”他补充说。kWTednc

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后疫情下,国产品牌如何厚积薄发,加速发展

作为一家从事于存储器设计领域的公司,东芯从成立之初就定位在做中小容量的存储器。目前主要分几个产品线,第一个是NOR,定位在1.8V低功耗的产品。该公司现在已经可以给其用户提供64、128和256Mb的NOR Flash,明年会继续提供512Mb和1Gb的,这部分会进入更高端的市场。kWTednc

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第二个是DRAM。在这方面又分为两块,一块是目前可以给客户提供标准的DDR3 DRAM,包括1、2和4Gb。另外一块是可以给客户提供低功耗的DRAM,主要是给一些物联网客户所使用。kWTednc

第三个是SLC,这是东芯的一个拳头产品。该公司38nm工艺已经量产大概三年左右时间。今年会量产24nm的工艺,这在国内是最领先的一个技术。也会继续往19nm工艺开发,在这个节点上可基本追上国际领先的2D工艺。kWTednc

该公司也可以给客户提供MCP。kWTednc

东芯半导体是国内非常少有的一家存储器设计公司,可以同时给客户提供各种产品支持。其所销售的产品都是具有自主知识产权的产品,这不仅在国产化的前提下给客户提供了非常重要的保障,也给客户提供了另外一层保障,可以避免其受到国外一些政策的限制。kWTednc

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提到存储器,这也离不开上下游产业链的支持。目前在上游的晶圆生产方面,该公司主要有两家公司予以配合,一家是北京的中兴国际,另外一家是台湾的力晶。在后道封装测试方面,在国内有紫光宏茂,在韩国和台湾也有封装测试厂商。kWTednc

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新形势,新政策,把握IC“芯”机遇

近年来,国内的政府,包括大基金,对半导体发展进行了大力支持。例如,大基金一期已经完成投资,目前大基金二期也已经开始布局。东芯半导体也是借着这个政策机会,才能在2014-2020年发展非常迅速。kWTednc

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今年疫情过后,政府也提出了新基建的要求。现在的新基建都是在一些高科技,甚至一些基础设施方面,例如,5G、特高压、高铁轨道、新能源汽车、工业互联网、大数据中心和人工智能,这七个方面都或多或少和存储器相关。kWTednc

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但是,新基建对存储器也提出了新要求。比如,有5G宏基站客户向东芯提出要求,NOR Flash不仅要做到快速供给,还需要能做到105℃。“我们的研发工程师说没有问题,我们可以做到105℃,甚至可以做到车规级。但是和客户交流下来我们发现完全不是那么回事。为什么呢?在车规里面有可能一辆车,不可能是24小时不停开的,一天可能开几小时。这个客户跟我们讲,我们105℃是一天24小时,一周七天,一年365天,而且我希望你是十年不停地在95℃温度下工作,这个跟我们以往设计的要求就截然不同。”他举例说。kWTednc

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最近5G基站在国内建设非常火热。从下图可以看到,世界第一5G专利公司就在中国,那么,在5G的基站方面,包括AAU、BBU,它对存储器提出了什么新要求?kWTednc

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第一,大容量的NOR Flash。以前很多国内团队做的NOR都是偏向于消费类的,16Mb、32Mb,甚至64M,但在5G基站领域,它要求512Mb、1Gb,甚至2Gb,这在国内基本上没有供应商在涉足这一块。kWTednc

第二,5G基站对大容量的NAND Flash也提出了要求,它要求4Gb、8Gb。还有,不光是要容量大,还要高可靠性、高温,甚至工作环境特别恶劣,不仅要做到105℃,还要做到-40℃。“目前我们积极摄入这一块市场,我们明年会推出512Mb和1Gb的NOR Flash,目前也在积极开发高可靠性的NAND Flash。”他补充说。kWTednc

以下是东芯目前所提供的产品列表,主要是SPI NOR Flash(1.8V)。在NAND方面可以提供并行和串行的NAND。在DDR方面包括标准的DDR3和低功耗的DDR1、DDR2产品,明年也会推出DDR4的产品。kWTednc

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据介绍,东芯从成立之初就定下了自主开发和国产化的要求,目前在国内已经取得了149项专利,包括版图、设计专利。该公司不仅可以给客户提供全国产化的产品,也可以给市场提供非常有竞争力48nm NOR(这也是业界最先进制程的NOR Flash),今年也会推出24nm的NAND Flash。kWTednc

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目前,东芯半导体在全球的NOR方面,市场份额是1.8%(目前只能提供1.8V的低功耗产品)。在SLC NAND方面,东芯占全球的6%。“这里要注意一点,我们没有把国际上大容量的NAND记入,比如三星、海力士、英特尔,他们的主营业务基本上是3D NAND,而跟SLC NAND已经不具备相关性了。”他解释说。目前,东芯的SLC NAND产品,包括SPI NAND,在监控安防、通信设备,比如路由上面,都有积极的采用。kWTednc

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此外,在一些对封装尺寸要求较高的穿戴式应用,包括像耳机、手环、手表上面,都会采用1.8V的NAND产品。kWTednc

最后他总结道:“非常感谢国家有利的政策,东芯在短短六年期间发展得如此迅猛。我们也是希望和国内产业链,包括上游和下游产业链厂商配合。最后希望和我们今天在座所有同行、前辈一起抓住时代机遇,做自主产权的存储器产品。”kWTednc

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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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